X射线手持式荧光光谱仪的工作原理

当用X射线手持式荧光光谱仪照射样品表面时，样品可以被激发出不同波长或者说不同能量的X射线荧光。这就要求把不同波长或不同能量的X射线区分开，并分别进行测量不同波长不同能量X射线的强度，从而进行定性和定量分析。

从原子的内部结构进行分析，当原子受到手持式荧光光谱仪的X射线光的激发，使原子内层电子电离而出现空位，原子内层电子重新配位，较外层的电子跃迁到内层电子空位，并同时放射出次级X射线光子，此即X射线荧光。较外层电子跃迁到内层电子空位所释放的能量等于两电子能级的能量差。手持式荧光光谱仪X射线荧光的波长对不同元素有不同的特征，特征光谱满足莫塞莱定律，即元素的X射线特征光谱波长倒数的平方根与原子序数成正比，这是X射线荧光分析的基础。所激发出的X射线既有一定的波长，同时又带有一定的能量。因此，X射线手持式荧光光谱仪又分为两种基本类型；波长色散形和能量色散型。无论是波长型色散光谱仪还是能量型色散光谱仪，它们都需要用X射线管作为激发光源。

手持式荧光光谱仪X射线管中的灯丝和靶极是密封在抽成真空的金属罩内，灯丝和靶极之间加到40v的高压后，灯丝发射的电子经高压电场加速撞击到靶极上，产生X射线。X射线管产生的一次X射线，作为激发X射线荧光的辐射源。只有当一次X射线的波长短于受激发元素的吸收限时，才能激发出X射线荧光。手持式荧光光谱仪中X射线管的靶材和工作电压决定了可有效激发受激元素的一次X射线的强度。管工作电压升高，短波长一次X射线比例增加，所产生的X射线荧光的强度也会增加。X射线管产生的X射线照射到样品上时，激发出样品元素的特征X射线。X射线管消耗一部分功率转变成热能使X射线管升温，因此，手持式荧光光谱仪在正常工作过程中，必须对靶极进行不断冷却。